KR101911551B1 - Configuration and method of operation of an electrodeposition system for improved process stability and performance - Google Patents

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KR101911551B1 KR1020120000498A KR20120000498A KR101911551B1 KR 101911551 B1 KR101911551 B1 KR 101911551B1 KR 1020120000498 A KR1020120000498 A KR 1020120000498A KR 20120000498 A KR20120000498 A KR 20120000498A KR 101911551 B1 KR101911551 B1 KR 101911551B1
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Abstract

낮은 산소 농도를 갖는 도금액을 사용하여 금속을 작업 소재 상부에 도금하기 위한 방법, 시스템 및 장치가 설명된다. 한 양상에서, 방법은 도금액의 산소 농도를 감소시키는 것을 포함한다. 도금액은 약 100 ppm 또는 그 미만의 촉진제를 포함한다. 도금액의 산소 농도를 감소시킨 이후, 웨이퍼 기판을 도금 셀 내에서 도금액과 접촉시킨다. 도금 셀 내의 도금액의 산소 농도는 약 1 ppm 또는 그 미만이다. 금속은 도금 셀 내에서 도금액에 의해 웨이퍼 기판 상부에 전기도금된다. 금속을 웨이퍼 기판 상부에 전기도금한 이후, 도금액의 산화 강도를 증가시킨다.A method, system and apparatus for plating a metal on top of a workpiece using a plating solution having a low oxygen concentration are described. In one aspect, the method includes reducing the oxygen concentration of the plating liquid. The plating solution contains about 100 ppm or less of a promoter. After reducing the oxygen concentration of the plating liquid, the wafer substrate is brought into contact with the plating liquid in the plating cell. The oxygen concentration of the plating solution in the plating cell is about 1 ppm or less. The metal is electroplated on the wafer substrate by the plating liquid in the plating cell. After the metal is electroplated onto the wafer substrate, the oxidation strength of the plating liquid is increased.

Description

개선된 공정 안정성 및 성능을 위한 전착 시스템의 구성 및 작동 방법{CONFIGURATION AND METHOD OF OPERATION OF AN ELECTRODEPOSITION SYSTEM FOR IMPROVED PROCESS STABILITY AND PERFORMANCE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrodeposition system, and more particularly, to an electrodeposition system for improved process stability and performance.

관련 출원의 상호-참조Cross-reference of related application - reference

본 출원은 미국 가특허 출원 61/430,709 (2011.01.07. 출원)에 대하여 35 U.S.C. § 119(e)의 이익을 주장하며, 상기 문헌은 참고문헌으로 본 명세서에 수록된다. This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 61 / 430,709 filed on January 7, 2011, § 119 (e), which is incorporated herein by reference.

본 발명은 금속을 도금하기 위한 방법, 장치 및 시스템을 제공한다.The present invention provides a method, apparatus and system for plating metal.

배경background

상감 공정(Damascene processing)은 집적 회로상에 금속 배선을 형성하기 위한 방법이다. 상기 공정은 다른 방법에 비하여 적은 공정 단계를 요구하며 높은 수득률을 제공하기 때문에 자주 사용된다. 상감 공정 중에 집적 회로의 표면 상부에 형성된 전도성 통로(Conductive route)는 흔히 구리로 채워진다. 구리는 도금액(plating solution)을 사용하는 전기도금 공정(electroplating process)에 의해 전도성 통로에 증착될 수 있다. Damascene processing is a method for forming a metal wiring on an integrated circuit. This process is often used because it requires less process steps and provides higher yields than other processes. The conductive path formed on the surface of the integrated circuit during the inlaid process is often filled with copper. Copper may be deposited in a conductive path by an electroplating process using a plating solution.

개요summary

금속을 도금하기 위한 방법, 장치 및 시스템이 제공된다. 다양한 실시예에 따르면, 방법들은 도금액 중의 산소의 농도를 감소시키는 단계, 웨이퍼 기판과 상기 도금액을 접촉시키는 단계, 금속을 상기 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하는 단계, 및 상기 도금액의 산화 강도(oxidizing strength)를 증가시키는 단계를 포함한다. A method, apparatus and system for plating metal are provided. According to various embodiments, the methods include reducing the concentration of oxygen in the plating liquid, contacting the wafer substrate with the plating liquid, electroplating metal onto the wafer substrate, and oxidizing strength of the plating liquid. .

한 실시예에 따르면, 금속을 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하는 방법은 도금액의 산소 농도를 감소시키는 단계를 포함하며, 이때 상기 도금액은 약 100 ppm(parts per million) 또는 그 미만의 촉진제를 포함한다. 도금액의 산소 농도를 감소시킨 이후에, 웨이퍼 기판을 도금 셀(plating cell) 내에서 도금액과 접촉시킨다. 도금 셀 중의 도금액의 산소 농도는 약 1 ppm 또는 그 미만이다. 금속은 도금 셀 내에서 도금액에 의해 웨이퍼 기판 상부에 전기도금된다. 도금 이후에, 도금액의 산화 강도를 증가시킨다. According to one embodiment, a method of electroplating a metal onto a wafer substrate includes reducing the oxygen concentration of the plating solution, wherein the plating solution comprises about 100 parts per million (ppm) or less of an accelerator. After reducing the oxygen concentration of the plating liquid, the wafer substrate is brought into contact with the plating liquid in a plating cell. The oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell is about 1 ppm or less. The metal is electroplated on the wafer substrate by the plating liquid in the plating cell. After plating, the oxidation strength of the plating solution is increased.

한 실시예에 따르면, 금속을 전기도금하기 위한 장치는 도금 셀, 탈기체 장치, 산화 스테이션(oxidation station), 및 제어기를 포함한다. 도금 셀은 도금액을 보유하도록 구성된다. 탈기체 장치는 도금 셀과 연결되며 도금액이 도금 셀 내로 흐르기 이전에 도금액으로부터 산소를 제거하도록 구성된다. 산화 스테이션은 도금 셀과 연결되며, 산화 스테이션은 도금액이 도금 셀로부터 흘러 나온 이후에 도금액의 산화 강도를 증가시키도록 구성된다. 제어기는 탈기체 장치를 사용하여 도금액의 산소 농도를 감소시키는 작업을 포함하는 공정을 관리하기 위한 프로그램 명령(instruction)을 포함한다. 도금액은 약 100 ppm 또는 그 미만의 촉진제를 포함한다. 탈기체 단계 이후에, 웨이퍼 기판을 도금 셀 내의 도금액과 접촉시킨다. 도금 셀 내의 도금액의 산소 농도는 약 1 ppm 또는 그 미만이다. 금속은 도금 셀 내에서 도금액에 의해 웨이퍼 기판 상부에 전기도금된다. 전기도금 이후에, 도금액의 산화 강도를 산화 스테이션을 사용하여 증가시킨다. According to one embodiment, an apparatus for electroplating a metal includes a plating cell, a degassing apparatus, an oxidation station, and a controller. The plating cell is configured to hold the plating liquid. The degassing apparatus is connected to the plating cell and is configured to remove oxygen from the plating liquid before the plating liquid flows into the plating cell. The oxidation station is connected to the plating cell and the oxidation station is configured to increase the oxidation strength of the plating liquid after the plating liquid flows out of the plating cell. The controller includes a program instruction for managing the process including the operation of reducing the oxygen concentration of the plating liquid using the degassing apparatus. The plating solution contains about 100 ppm or less of a promoter. After the degassing step, the wafer substrate is brought into contact with the plating liquid in the plating cell. The oxygen concentration of the plating solution in the plating cell is about 1 ppm or less. The metal is electroplated on the wafer substrate by the plating liquid in the plating cell. After electroplating, the oxidation strength of the plating liquid is increased using an oxidation station.

한 실시예에 따르면, 증착 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독가능 매체는 도금액의 산소 농도를 감소시키기 위한 코드(code)를 포함한다. 도금액은 약 100 ppm 또는 그 미만의 촉진제를 포함할 수 있다. 도금액의 산소 농도를 감소시킨 이후에, 웨이퍼 기판을 도금 셀 내의 도금액과 접촉시킨다. 도금 셀 중의 도금액의 산소 농도는 약 1 ppm 또는 그 미만이다. 금속은 도금 셀 내에서 도금액에 의해 웨이퍼 기판 상부에 전기도금된다. 도금 이후에, 도금액의 산화 강도를 증가시킨다.According to one embodiment, a non-volatile computer-readable medium comprising program instructions for controlling a deposition apparatus includes a code for reducing the oxygen concentration of the plating liquid. The plating solution may contain about 100 ppm or less of a promoter. After reducing the oxygen concentration of the plating liquid, the wafer substrate is brought into contact with the plating liquid in the plating cell. The oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell is about 1 ppm or less. The metal is electroplated on the wafer substrate by the plating liquid in the plating cell. After plating, the oxidation strength of the plating solution is increased.

본 명세서에 기재된 발명의 실시예의 이러한 양상 또는 또 다른 양상이 이하의 도면 및 설명에 제시된다.These and other aspects of embodiments of the invention described herein are set forth in the following drawings and description.

낮은 산소 농도를 갖는 도금액을 사용하여 금속을 작업 소재 상부에 도금하기 위한 방법, 시스템 및 장치가 설명된다. A method, system and apparatus for plating a metal on top of a workpiece using a plating solution having a low oxygen concentration are described.

도면의 간단한 설명
도 1은 금속을 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하는 방법의 한 예를 나타낸다.
도 2A는 본 발명에 기재된 방법을 실시하도록 구성된 장치의 개략도의 한 예를 나타낸다.
도 2B는 저장소의 개략도의 한 예를 나타낸다.
도 3은 전자충진 시스템(electrofill system)의 개략도의 한 예를 나타낸다.
Brief Description of Drawings
Fig. 1 shows an example of a method of electroplating a metal onto a wafer substrate.
Figure 2A shows an example of a schematic diagram of an apparatus configured to carry out the method described in the present invention.
Figure 2B shows an example of a schematic view of the reservoir.
Figure 3 shows an example of a schematic diagram of an electrofill system.

상세한 설명details

일반적으로, 본 발명에 기재된 실시예는 도금액 조성을 제어하는 장치 및 방법을 제공한다. In general, the embodiment described in the present invention provides an apparatus and a method for controlling the plating liquid composition.

이하의 상세한 설명에서, 본 발명에 기재된 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정 실시형태가 제공된다. 그렇지만, 개시된 실시예는 이러한 특정한 상세사항 없이도 실시될 수 있거나 또는 대체적인 요소 또는 공정에 의해서 실시될 수 있음은 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 또 다른 구체 예에서, 본 발명의 실시의 양상을 불필요하게 불명확하게 하는 것을 방지하기 위하여, 공지된 공정, 과정, 및 구성요소를 기재하지 않는다. In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the embodiments described herein. It will be apparent, however, to one of ordinary skill in the art that the disclosed embodiments may be practiced without these specific details, or may be practiced with alternative elements or processes. In other embodiments, well-known processes, processes, and components are not described in order to avoid unnecessarily obscuring aspects of the practice of the invention.

본 출원에서, 용어 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "웨이퍼 기판", 및 "부분적으로 제작된 집적 회로"는 상호 교환적으로 사용된다. 해당 분야의 통상의 기술자는 용어 "부분적으로 제작된 집적 회로"가 집적 회로 제조의 여러 단계 동안의 실리콘 웨이퍼를 의미하는 것으로 이해할 것이다. 이하의 상세한 설명은 개시된 실시예가 웨이퍼 기판 상에서 수행됨을 가정한다. 그렇지만, 개시된 실시예는 제한적이지 않다. 작업 소재(work piece)는 다양한 형상, 크기, 및 물질일 수 있다. 반도체 웨이퍼에 부가하여, 개시된 실시예를 이용할 수 있는 또 다른 작업 소재는 예컨대 인쇄 회로 보드(printed circuit board) 등과 같은 다양한 물품을 포함한다.In the present application, the terms "semiconductor wafer", "wafer", "substrate", "wafer substrate", and "partially fabricated integrated circuit" are used interchangeably. Those of ordinary skill in the art will understand that the term "partially fabricated integrated circuit" means a silicon wafer during various stages of integrated circuit fabrication. The following description assumes that the disclosed embodiment is performed on a wafer substrate. However, the disclosed embodiments are not limiting. The work piece can be of various shapes, sizes, and materials. In addition to semiconductor wafers, other work materials that may utilize the disclosed embodiments include various articles such as, for example, printed circuit boards.

본 발명에 기재된 다양한 양상의 실시예는 도금액 중의 기체 농도 및 도금액의 산화 강도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 도금 장치 내 도금액 흐름 통로의 특정 위치에서 사용되는 별도의 장치(separate mechanisms)에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 방법의 실시는 (a) 도금액을 도금 셀로 유도하기 이전에 상기 도금액을 탈기체 시키는 단계, 및 (b) 도금 셀의 하류(downstream) 지점에서 도금액의 산화 강도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 도금액의 산화 강도는 바람직한 산화 상태의 도금 첨가제의 형성을 촉진하거나 유지하는 수준까지 증가될 수 있다(예컨대, 촉진제의 이황화물(disulfide) 형태). 금속을 웨이퍼 기판 상부에 도금하기 위하여 웨이퍼 기판과 접촉하는 도금액을 탈기체시키는 것은 웨이퍼 기판상의 씨드층(seed layer)의 부식을 감소시키고 웨이퍼 기판상의 작은 공기 방울을 용해시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 도금액의 탈기체는 도금액 중의 첨가제, 특히 촉진제의 산화적 분해(oxidative breakdown)를 방지하고, 이에 따라 첨가제의 사용을 감소시키고 첨가제의 해로운 부산물의 형성을 감소시켜, 더 긴 도금액의 수명을 가능하게 할 수 있다. 이는 탈기체시킬 때 도금액이 별도의 애노드 챔버를 갖는 도금 셀과 결합되어 애노드 상의 첨가제의 산화가 또한 방지되는 경우에 특히 진실하다. 별도의 애노드 챔버를 갖는 전기도금 장치는 미국 특허 6,527,920 및 미국 특허 6,821,407에 개시되어 있으며, 이들 문헌은 모두 본 명세서에 참고문헌으로 수록된다.An embodiment of various aspects described in the present invention relates to a method for controlling the gas concentration in a plating solution and the oxidation intensity of a plating solution. This method can be achieved by separate mechanisms used at specific locations of the plating solution flow passage in the plating apparatus. For example, the implementation of the method includes (a) degassing the plating liquid prior to introducing the plating liquid into the plating cell, and (b) increasing the oxidation strength of the plating liquid at a downstream point of the plating cell can do. The oxidation strength of the plating solution can be increased to a level that promotes or maintains the formation of the desired oxidation state of the plating additive (e. G., The disulfide form of the promoter). Degasing the plating liquid in contact with the wafer substrate to deposit metal on top of the wafer substrate can help reduce corrosion of the seed layer on the wafer substrate and dissolve small air bubbles on the wafer substrate. The degassing of the plating solution also prevents the oxidative breakdown of the additives in the plating solution, especially the promoter, thereby reducing the use of the additive and reducing the formation of harmful by-products of the additive, enabling a longer plating solution life . This is particularly true when the degassing is combined with the plating cell in which the plating liquid has a separate anode chamber so that oxidation of the additive on the anode is also prevented. Electroplating apparatuses having separate anode chambers are disclosed in U.S. Patent No. 6,527,920 and U.S. Patent No. 6,821,407, both of which are incorporated herein by reference.

그렇지만, 도금액이 약 0.1 ppm 내지 1 ppm 산소 농도로 유지된다면, 도금 동안 웨이퍼 기판에서 환원되는 촉진제의 정상 산화가 이하에서 설명하는 바와 같이 방지된다. 이는 도금액의 탈분극화 및 도금액의 충진 능력(filling ability)의 손실을 신속하게 야기시킨다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 그리고 본 발명에 기재된 다양한 실시예에 따라서, 금속을 웨이퍼 기판 상부에 도금한 이후에 도금액의 산화 강도를 증가시킬 수 있다.
However, if the plating solution is maintained at an oxygen concentration of about 0.1 ppm to 1 ppm, normal oxidation of the accelerator reduced in the wafer substrate during plating is prevented as described below. This promptly causes depolarization of the plating liquid and loss of the filling ability of the plating liquid. In order to overcome this problem, and according to various embodiments described in the present invention, it is possible to increase the oxidation strength of the plating solution after plating the metal on the wafer substrate.

도입Introduction

도금액은 촉진제, 억제제, 및 레벨러(leveler)를 비롯하여 다양한 첨가제를 함유할 수 있다. 촉진제, 다른 용어로 증백제(brightener)는 도금 반응의 속도를 증가시키는 첨가제이다. 촉진제는 금속 표면에 흡착하여 소정의 인가된 전압에서의 국소 전류 밀도를 증가시키는 분자이다. 촉진제는 펜던트 황 원자를 함유할 수 있는데, 이는 구리 이온 환원 반응에 참가하여 금속 필름의 핵형성 및 표면 성장에 강력한 영향을 미치는 것으로 이해된다. 촉진제 첨가제는 통상 머캅토프로판설폰산 (MPS), 디머캅토프로판설폰산 (DPS), 또는 비스 (3-설포프로필) 디설파이드 (SPS)의 유도체이며, 또 다른 화합물이 사용될 수도 있다. 증착 촉진제의 비-제한적인 예는 다음을 포함한다: 2-머캅토에탄-설폰산 (MESA), 3-머캅토-2-프로판 설폰산 (MPSA), 디머캅토프로피온일설폰산 (DMPSA), 디머캅토에탄 설폰산 (DMESA), 3-머캅토프로피온산, 머캅토피루베이트, 3-머캅토-2-부탄올, 및 1-티오글리세롤. 일부 유용한 촉진제는 예를 들면 미국 특허 5,252,196에 개시되며, 이는 참고문헌으로 본 명세서에 수록된다. 촉진제는 예컨대 Ultrafill A-2001로서 Shipley (Marlborough, MA)사로부터 또는 SC Primary로서 Enthone Inc. (West Haven, CT) 사로부터 상업적으로 구입할 수 있다.The plating solution may contain various additives, including promoters, inhibitors, and levelers. Accelerators, in other words brighteners, are additives that increase the rate of the plating reaction. Accelerators are molecules that adsorb on metal surfaces and increase the local current density at a given applied voltage. The promoter may contain a pendant sulfur atom, which is understood to participate in the copper ion reduction reaction and have a strong influence on the nucleation and surface growth of the metal film. The accelerator additive is typically a derivative of mercaptopropane sulfonic acid (MPS), dimercaptopropane sulfonic acid (DPS), or bis (3-sulfopropyl) disulfide (SPS), and other compounds may be used. Non-limiting examples of deposition promoters include: 2-mercaptoethanesulfonic acid (MESA), 3-mercapto-2-propanesulfonic acid (MPSA), dimercaptopropionesulfonic acid (DMPSA) Mercaptoethanesulfonic acid (DMESA), 3-mercaptopropionic acid, mercaptocarbazole, 3-mercapto-2-butanol, and 1-thioglycerol. Some useful accelerators are disclosed, for example, in U.S. Pat. No. 5,252,196, which is incorporated herein by reference. Accelerators include, for example, Ultrafil A-2001 from Shipley (Marlborough, Mass.) Or SC Primary from Enthone Inc. (West Haven, Conn.).

억제제, 다른 용어로 캐리어는 금속 표면에 흡착한 이후에 전류를 억제하는 경향이 있는 폴리머이다. 억제제는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG), 폴리프로필렌 글리콜 (PPG), 폴리에틸렌 산화물, 또는 이들의 유도체 또는 코-폴리머(co-polymer)로부터 유도될 수 있다. 상업적인 억제제는 예를 들면 Shipley (Marlborough, MA)사의 Ultrafill S-2001 및 Enthone Inc. (West Haven, CT)사의 S200을 포함한다. In other words, the carrier is a polymer that tends to suppress current after adsorbing to the metal surface. The inhibitor may be derived from polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polyethylene oxide, or derivatives or co-polymers thereof. Commercial inhibitors include, for example, Ultrafill S-2001 and Enthone Inc. of Shipley (Marlborough, MA). (West Haven, Conn.).

레벨러(leveler)는 일반적으로 양이온성 계면활성제 및 염료로서 이들은 이들의 질량 전달 속도가 가장 빠른 영역에서 전류를 억제한다. 따라서, 도금액 중의 레벨러의 존재는 레벨러가 우선적으로 흡수되는 돌출된 표면 또는 코너에서의 필름 성장 속도를 감소시키는 역할을 한다. 상이한 질량 전달 효과로 인한 레벨러의 흡수 차이는 상당한 영향을 가진다. 일부 유용한 레벨러는 예컨대 미국 특허 5,252,196, 4,555,135 및 3,956,120에 개시되며, 이들 문헌은 참고문헌으로 수록된다. 레벨러는 예컨대 Liberty 또는 Ultrafill Leveler로서 Shipley (Marlborough, MA)로부터, 그리고 Booster 3로서 Enthone Inc. (West Haven, CT)로부터 상업적으로 구입가능하다. 촉진제, 억제제, 및 베렐러는 미국 특허 6,793,796에 더욱 기재되어 있으며, 이는 참고문헌으로 수록된다. Levelers are generally cationic surfactants and dyes, which inhibit the current in the region where their mass transfer rate is highest. Thus, the presence of the leveler in the plating liquid serves to reduce the film growth rate at the protruding surface or corner where the leveler is preferentially absorbed. The difference in leveler absorption due to different mass transfer effects has a significant impact. Some useful levelers are disclosed, for example, in U.S. Patent Nos. 5,252,196, 4,555,135 and 3,956,120, which are incorporated herein by reference. Levelers are available from Shipley (Marlborough, Mass.) As a Liberty or Ultrafill Leveler, and from Enthone Inc. as Booster 3, for example. (West Haven, Conn.). Accelerators, inhibitors, and Vellers are further described in U.S. Patent 6,793,796, which is incorporated by reference.

종래 웨이퍼 기판에 대한 구리 전기도금은 예컨대 공기와 평형상태에 있어서 약 8 ppm 내지 약 10 ppm의 용존 산소와 이보다 더 많은 함량의 용존 질소를 함유할 수 있는 도금액을 사용하여 수행된다. 이는 적어도 세 가지 상이한 상황을 야기할 수 있다. 첫째, 이러한 도금액을 웨이퍼 기판으로 전달하기 위하여 상기 도금액이 고압 펌프를 통과할 때, 상기 도금액이 겪는 압력 변화는 펌프와 웨이퍼 기판 사이의 낮은 압력 영역에서 용액으로부터 응축하는 공기 방울을 야기시킬 수 있다. 이러한 공기 방울은 웨이퍼 기판상에 안착하고 부착하거나 또는 웨이퍼 기판 하부에 위치한 도금 셀 요소 내에 또는 그 위에 축적되고 그리고 전기장 프로파일 및 웨이퍼 기판상의 수득된 도금된 두께 분포를 변화시킴으로써 전기도금 결함을 야기할 수 있다.Copper electroplating to a conventional wafer substrate is performed, for example, using a plating solution that can contain dissolved oxygen in an amount of about 8 ppm to about 10 ppm dissolved nitrogen and a higher amount of dissolved nitrogen in equilibrium with air. This can lead to at least three different situations. First, when the plating solution passes through the high pressure pump to transfer the plating solution to the wafer substrate, the pressure change experienced by the plating solution may cause air bubbles to condense from the solution in the low pressure region between the pump and the wafer substrate. These air bubbles can cause electroplating defects by seating and attaching on the wafer substrate or by accumulating in or on the plating cell element located below the wafer substrate and by changing the electroplated profile and the obtained plated thickness distribution on the wafer substrate have.

둘째, 웨이퍼 기판 상의 작은 피처(feature) 내의 구리 씨드층은 흔히 매우 얇고 거의 불연속적인 스팟(spot)이다. 핵형성이 시작하기 이전에 도금액 중의 씨드층의 용해는 씨드층의 부족을 야기할 수 있으며 이에 따라 피처를 충진할 예정인 도금된 금속 내의 공극을 야기할 수 있다. 씨드층의 용해는 도금액 중의 산소가 약 1 나노미터/분의 속도로 구리를 산화시킬 수 있기 때문에 일어날 수 있다. Second, the copper seed layer in small features on the wafer substrate is often a very thin and almost discontinuous spot. Dissolution of the seed layer in the plating liquid prior to nucleation may cause lack of seed layer and thus cause voids in the plated metal to fill the feature. Dissolution of the seed layer can occur because oxygen in the plating solution can oxidize copper at a rate of about 1 nanometer per minute.

셋째, 도금액 중의 첨가제는 산화와 반응하여 부산물을 형성할 수 있으며, 이러한 부산물은 도금액 성능을 쇠퇴시키거나 또는 더 자주 도금액의 보충 또는 처리를 요구할 수 있다. 예를 들면, SPS, DPS, 관련 머캅토-함유 화학종, 및 이러한 화합물의 부산물을 비롯하여, 구리 도금액에서 사용되는 촉진제 첨가제는 도금액의 산소 농도에 민감하다고 알려져 있다. 예컨대, Reid, J.D., "An HPLC Study of Acid Copper 증백제 Properties", Printed Circuit Fabrication, (Nov. 1987), pp. 65-75를 참고하며, 상기 문헌은 참고문헌으로 수록된다. 형성되는 부산물이 완전히 알려지지는 않았지만, 도금액에 최초로 첨가되는 SPS는 환원 반응에서 웨이퍼 기판에서 모노머 MPS로 전환될 수 있다. 도금액 중의 산소 또는 애노드와의 접촉에 의한 산화는 MPS를 다시 SPS로 전환시킬 수 있다. SPS 및 MPS는 도금액 내에서 평형상태로 유지된다. 따라서, 이러한 관점에서, 도금액 내 일부 산소가 유용하다. 그렇지만, MPS는 또한 애노드에서 또는 공기에 의해서 화학종으로 비가역적으로 더욱 산화될 수 있으며(즉, 산화된 머캅토프로판설폰산 (MPSO)을 형성), 이는 SPS로 쉽게 재-전환되지 않는다. 이러한 화학종들이 형성되기 시작할 때, 촉진제 첨가제의 전체 사용이 증가하며 도금액 중의 부산물의 전체 체적이 증가할 수 있다. 부산물이 흔히 도금액을 쇠퇴시키기 때문에, 부산물을 제거하거나 또는 도금액의 보충을 제거하기 위한 도금액의 처리가 필수적일 수 있다. 이러한 선택사항 모두는 비용이 많이 든다. Third, the additive in the plating solution may react with oxidation to form a by-product, which may deteriorate the plating solution performance or require replacement or treatment of the plating solution more frequently. For example, promoter additives used in copper plating solutions, including SPS, DPS, related mercapto-containing species, and by-products of such compounds, are known to be sensitive to the oxygen concentration of the plating solution. See, for example, Reid, J. D., "An HPLC Study of Acid Copper Bleaching Properties," Printed Circuit Fabrication, (Nov. 1987), pp. 65-75, which is incorporated by reference. Although the byproducts formed are not fully known, the SPS initially added to the plating solution can be converted from the wafer substrate to the monomeric MPS in the reduction reaction. Oxidation by contact with oxygen or anodes in the plating solution can convert the MPS back to SPS. SPS and MPS are kept in equilibrium in the plating solution. Therefore, from this viewpoint, some oxygen in the plating liquid is useful. However, MPS can also be further irreversibly oxidized (i.e., form oxidized mercaptopropane sulfonic acid (MPSO)) to the chemical species at the anode or by air, which is not readily re-converted to SPS. When these chemical species begin to form, the total use of the accelerator additive increases and the overall volume of by-product in the plating solution may increase. As byproducts often degrade the plating solution, treatment of the plating solution to remove by-products or to remove the replenishment of the plating solution may be essential. All of these options are costly.

구리 도금액을 탈기체하는 것은 전술한 문제점 중 일부를 극복하는 것에 조력할 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 문제와 관련하여, 분자 산소 및 분자 질소를 포함하는 기체가 도금액으로부터 이동하여 이에 따라 도금액이 공기에 의해 포화되지 않을 때, 작은 공기 방울이 자발적으로 그리고 더욱 신속하게 도금액에 용해될 것이다. 웨이퍼 기판이 도금액에 들어갈 때, 도금액은 구리 표면을 습윤화시킬 수 있으며 점차적으로 웨이퍼 기판의 표면 상부 및 피처 내의 공기를 대체할 수 있다. 그렇지만, 웨이퍼 기판이 도금액 내로 들어가는 것이 공기 방울의 발생을 야기할 수 있으며, 상기 공기 방울이 웨이퍼 표면에 부착하여 도금을 방지함으로써 손실 금속 결함(missing metal defect)(구멍(pits))을 야기할 수 있기 때문에, 도금액 중의 공기 방울의 신속한 용해가 이익이 될 수 있다. 불포화 용액 중의 공기 용해의 속도는 약 1.2x10-6 g/cm2-sec 일 수 있으며, 이는 작은 공기 방울의 빠른 제거를 야기한다(예컨대, 약 1초 동안 10 마이크로미터 규모 공기의 제거). 예를 들면, 탈기체되지 않은 도금액과 비교하여 탈기체된 도금액을 사용할 때 구리 씨드 표면에서 약 4배(4x)의 구멍-유형 결함(pit-type defect) 감소가 관찰되었다. Degassing the copper plating solution can help overcome some of the problems described above. For example, with respect to the first problem, when a gas containing molecular oxygen and molecular nitrogen is displaced from the plating liquid, and thus the plating liquid is not saturated by air, small air bubbles spontaneously and more rapidly dissolve in the plating liquid will be. When the wafer substrate enters the plating liquid, the plating liquid can wet the copper surface and gradually replace the surface of the wafer substrate and the air in the features. However, entering the wafer substrate into the plating liquid can cause air bubbles to be generated, and the air bubbles can adhere to the wafer surface and prevent plating, thereby causing missing metal defects (pits) Therefore, rapid dissolution of air bubbles in the plating liquid can be advantageous. The rate of air dissolution in the unsaturated solution may be about 1.2 x 10 -6 g / cm 2 -sec, which results in rapid removal of small air bubbles (e.g., removal of 10 micrometer air for about one second). For example, about 4 times (4x) pit-type defect reduction was observed at the copper seed surface when using a degassed plating solution as compared to a non-degassed plating solution.

두 번째 문제와 관련하여, 도금액을 탈기체 시킴으로써 도금액 중의 산소 농도를 감소시키는 것은, 웨이퍼 기파이 도금액에 첫번째로 침적될 때 구리 씨드층의 낮은 부식 속도를 유발할 수 있다. 예컨대, 도금액 중의 산소 농도가 약 8 ppm에서 0.5 ppm으로 감소되었을 때, 구리 씨드층 부식 속도의 약 50% 감소가 관찰되었다. In connection with the second problem, reducing the oxygen concentration in the plating liquid by degassing the plating liquid can cause a low corrosion rate of the copper seed layer when first deposited in the wafer-based pi-plating solution. For example, when the oxygen concentration in the plating solution was reduced from about 8 ppm to 0.5 ppm, about 50% reduction in copper seed layer corrosion rate was observed.

세 번째 문제와 관련하여, 도금액 중의 산소 농도를 감소시키는 것은 첨가제 사용을 감소시키고 또한 첨가제 부산물의 형성을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 예를 들면, 도금액 중의 촉진제의 안정도는, 도금액이 탈기체되어 산소를 제거하고 애노드가 도금액으로부터 고립되어 촉진제가 애노드와 접촉하지 않을 때, 약 2의 인자(factor)만큼 개선되는 것이 관찰되었다. 이는 MPS (예컨대, SPS가 촉진제인 경우)의 부산물로의 비가역적인 분해의 붕괴가 억제되기 때문이었다. In connection with the third problem, it has been observed that reducing the oxygen concentration in the plating solution reduces the use of additives and also reduces the formation of additive byproducts. For example, it has been observed that the stability of the promoter in the plating liquid improves by a factor of about 2 when the plating liquid is deaerated to remove oxygen and the anode is isolated from the plating liquid, so that the promoter is not in contact with the anode. This is because the collapse of the irreversible decomposition of MPS (for example, when SPS is an accelerator) into a byproduct is suppressed.

그렇지만, 전술한 바와 같이, 도금액 중의 산소 농도를 감소시키는 것은 촉진제와 촉진제를 구성하는 화학종의 평형을 붕괴시킬 수 있다. 예를 들어, 촉진제로서 SPS를 함유하는 도금액에 대하여, 도금액의 탈기체는 SPS에 대하여 도금할 때 형성된 MPS의 재-평형화를 방해하며, 도금액의 성능은 신속하게 악화될 수 있다. However, as described above, reducing the oxygen concentration in the plating liquid can disrupt the equilibrium of the chemical species constituting the promoter and the promoter. For example, for a plating solution containing SPS as an accelerator, the degassing of the plating solution hinders re-equilibration of the MPS formed when plating the SPS, and the performance of the plating solution can be rapidly deteriorated.

더욱 일반적으로, 일부 유기 디설파이드 유형 촉진제는 도금액 내에서 머캅탄 화합물과 평형을 이뤄 유지될 수 있다. 도금액이 너무 많이 환원되면(탈산화되는 경우 발행할 수 있음), 평형은 촉진제의 덜 산화된 형태의 형성을 선호한다(예를 들면, 머캅탄 형태). 이는 바람직하지 않은 도금 상태를 제공한다(예컨대, 도금액이 너무 많이 분극화될 수 있다). More generally, some organic disulfide type promoters can be maintained in equilibrium with the mercaptan compound in the plating solution. If the plating solution is too much reduced (can be released if it is deoxidized), equilibrium prefers the formation of a less oxidized form of the promoter (e.g., in the form of mercaptans). This provides an undesirable plating state (e.g., the plating liquid can be polarized too much).

따라서, 이러한 세 번째 문제를 해결하기 위하여, 도금액을 탈기체하고 웨이퍼 기판으로 펌핑하기 이전에, (예컨대, 산소를 도금액으로 재-도입시킴으로써) 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것이 SPS-MPS 재-평형화 및 도금액 분극화 및 충진을 위하여 허용될 수 있다. 예를 들면, 도금 셀 내의 도금액은 매우 낮은 기체 농도를 함유할 수 있다(예를 들면, 적어도 포화 농도 이하). 도금 셀을 포함하는 도금 시스템의 다른 곳에서, 도금액은 촉진제와 같은 도금액 첨가제가 적절한 활성 상태로 유지되는 산화 강도를 가질 수 있다. 도금 셀 외부의 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 평형을 촉진제의 바람직한 형태로 이동시킬 수 있다. Thus, to solve this third problem, it is desirable to increase the oxidation strength of the plating liquid (e.g., by re-introducing oxygen into the plating liquid) prior to pumping the plating liquid to the wafer substrate and degassing it to form the SPS-MPS re- And for plating liquid polarization and filling. For example, the plating liquid in the plating cell may contain a very low gas concentration (e.g., at least a saturation concentration). Elsewhere in the plating system comprising the plating cell, the plating liquid may have an oxidation strength such that the plating liquid additive, such as an accelerator, is maintained in a suitably active state. Increasing the oxidation strength of the plating liquid outside the plating cell can move the equilibrium to the desired form of promoter.

요컨대, 씨드 부식 방지 및 촉진제 분해 방지를 위한 도금액 중의 산소의 농도는 가능한 영(zero)에 가까울 수 있다. 공기 방울 용해를 위한 도금액 중의 모든 용존 기체의 농도는 가능한 한 영(zero)에 가까울 수 있다. 그렇지만, MPS-SPS 평형 및 이들 두 분자의 촉진 특성의 차별화 때문에, 도금 시스템에서의 충진 성능 행동에 대한 촉진제 효과를 위한 도금액 중의 산소의 농도는 약 1 ppm 산소 또는 그 이상일 수 있다. 이러한 모순되는 목적을 해결하기 위하여, 웨이퍼 기판을 낮은 기체 농도로 처리하면서 도금액 중의 산소 또는 또 다른 산화 화학종의 시간 평균 농도가 약 1 ppm이 되도록 방법 및 장치를 설계할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 기판상의 피처 내의 바텀-업 필(bottom-up fill)을 산출하는 도금액 특성은 유지되는 한편, 도금액의 안정도는 개선된다(즉, 촉진제 분해가 방지된다). In short, the concentration of oxygen in the plating solution for preventing the seed corrosion and preventing decomposition of the promoter may be as close to zero as possible. The concentration of all the dissolved gas in the plating solution for dissolving air bubbles may be as close to zero as possible. However, because of the differentiation of the MPS-SPS equilibrium and the promoting properties of these two molecules, the concentration of oxygen in the plating solution for the promoter effect on the filling performance behavior in the plating system may be about 1 ppm oxygen or more. To address this contradictory goal, the method and apparatus can be designed such that the wafer substrate is treated at a low gas concentration while the time-averaged concentration of oxygen or other oxidizing species in the plating solution is about 1 ppm. Thus, the plating liquid properties that produce a bottom-up fill in the features on the wafer substrate are maintained while the stability of the plating liquid is improved (i. E., Accelerator decomposition is prevented).

예를 들면, 일부 실시예에서, 탈기체기(degasser)가 도금 셀에 앞서 배치될 수 있으며 이에 따라 웨이퍼 기판과 접촉하는 도금액이 약 0.1 ppm 내지 1 ppm 범위의 산소 농도를 가지나, 도금액은 저장소 내의 산화 화학종 또는 공기와 재-평형되어 이에 따라 바람직한 MPS-SPS 재전환이 우수한 충진 성능을 산출할 수 있다. 방법 및 장치는, 웨이퍼 기판 내 피처의 나쁜 충진을 방지하는 한편 낮은 기체 및/또는 산소 농도 도금액을 도금 셀에 제공하는 도금액 조건을 조합한다.
For example, in some embodiments, a degasser may be placed in front of the plating cell so that the plating liquid in contact with the wafer substrate has an oxygen concentration in the range of about 0.1 ppm to 1 ppm, It can be re-equilibrated with the chemical species or air so that the desired MPS-SPS recycling can yield good filling performance. The method and apparatus combine plating liquid conditions that provide a plating gas with a low gas and / or oxygen concentration plating solution while preventing poor filling of the features in the wafer substrate.

방법Way

구리 전기도금은 도금액의 전도도를 증가시키기 위한 구리 염, 예컨대 구리 설페이트(CuSO4), 산의 전해질 및 다양한 도금액 첨가제를 함유하는 도금액을 사용할 수 있다. 도금액 첨가제는 일반적으로 낮은 농도(약 10 ppb(parts per billion) 내지 1000 ppm)로 존재하며 표면 전착 반응에 영향을 미친다. 일반적으로, 첨가제는 촉진제, 억제제, 레벨러, 및 할라이드(클로라이드 이온 및 브로마이드 이온, 예를 들면)를 포함하며, 이들 각각은 바람직한 마이크로 및 마크로 특징을 갖는 구리 필름의 생성에 고유의 그리고 유익한 역할을 가진다. The copper electroplating may use a plating solution containing a copper salt such as copper sulfate (CuSO 4 ), an acid of an acid, and various plating solution additives to increase the conductivity of the plating solution. The plating liquid additive generally exists at low concentrations (about 10 ppb (parts per billion) to 1000 ppm) and affects the surface electrodeposition reaction. In general, additives include promoters, inhibitors, levelers, and halides (chloride ions and bromide ions, for example), each of which has a unique and beneficial role in the production of copper films with the desired micro and macro characteristics .

일부 실시예에서, 구리 염으로부터의 구리 이온의 농도는 약 20 g/L 내지 60 g/L이다. 일부 실시예에서, 촉진제의 농도는 약 5 ppm 내지 100 ppm이며 레벨러의 농도는 약 2 ppm 내지 30 ppm이다. 일부 실시예에서, 둘 모두는 약 50 ppm 내지 500 ppm 농도의 억제제를 포함한다. 일부 실시예에서, 도금액은 산 및 클로라이드 이온을 더욱 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 산의 농도는 약 5 g/L 내지 200 g/L이며 클로라이드 이온의 농도는 약 20 g/L 내지 80 mg/L이다. 일부 실시예에서, 산은 황산이다. 일부 또 다른 실시예에서, 산은 메탄설폰산이다.In some embodiments, the concentration of copper ions from the copper salt is from about 20 g / L to about 60 g / L. In some embodiments, the concentration of the accelerator is from about 5 ppm to 100 ppm and the concentration of the leveler is from about 2 ppm to 30 ppm. In some embodiments, both contain an inhibitor concentration of about 50 ppm to 500 ppm. In some embodiments, the plating liquid may further comprise an acid and a chloride ion. In some embodiments, the concentration of acid is from about 5 g / L to 200 g / L and the concentration of chloride ion is from about 20 g / L to 80 mg / L. In some embodiments, the acid is sulfuric acid. In some other embodiments, the acid is methanesulfonic acid.

일부 실시예에서, 도금액은 구리 설페이트, 황산, 클로라이드 이온, 및 유기 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 도금액은 약 0.5 g/L 내지 80 g/L, 약 5 g/L 내지 60 g/L, 또는 약 18 g/L 내지 55 g/L 농도의 구리 이온, 및 약 0.1 g/L 내지 400 g/L 농도의 황산을 포함한다. 낮은-산 도금액은 전형적으로 약 5 g/L 내지 10 g/L의 황산을 함유한다. 중간 및 높은-산 도금액은 각각 약 50 g/L 내지 90 g/L 그리고 150 g/L 내지 180 g/L 농도의 황산을 함유한다. 클로라이드 이온은 약 1 g/L 내지 100 mg/L 범위의 농도에서 존재할 수 있다. In some embodiments, the plating liquid may comprise copper sulfate, sulfuric acid, chloride ions, and organic additives. In such embodiments, the plating solution may contain copper ions at a concentration of from about 0.5 g / L to 80 g / L, from about 5 g / L to 60 g / L, or from about 18 g / L to 55 g / L to 400 g / L sulfuric acid. The low-acid plating solution typically contains about 5 g / L to 10 g / L sulfuric acid. The intermediate and high-acid plating solutions each contain sulfuric acid at a concentration of about 50 g / L to 90 g / L and 150 g / L to 180 g / L, respectively. The chloride ion may be present at a concentration ranging from about 1 g / L to 100 mg / L.

특정 실시예에서, 도금액은 상표명 DVF 200TM (Enthone Inc.)으로 판매되는 도금액이며, 이는 촉진제, 억제제, 레벨러 첨가제, 및 50 ppm 클로라이드 이온이 첨가된 구리 메탄 설포네이트/메탄 설폰산 도금액이다.In certain embodiments, the plating solution is a plating solution sold under the tradename DVF 200 TM (Enthone Inc.), which is a copper methanesulfonate / methanesulfonic acid plating solution with an accelerator, inhibitor, leveler additive, and 50 ppm chloride ion added.

도 1은 금속을 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하는 방법의 한 예를 나타낸다. 방법(100)은 블록(102)으로부터 시작하여, 도금액 중의 산소 농도를 감소시킨다. 예를 들면, 도금액 중의 산소 농도는 도금액을 탈기체시킴으로써 감소될 수 있다. 도금액 중의 산소 농도는 대기중의 산소로 인하여, 대기압에 따라 약 8 ppm 내지 10 ppm일 수 있다. 일부 실시예에서, 도금액을 도금 셀로 도입시키기 직전에 탈기체시키며, 한편 일부 실시예에서, 도금액을 도금 셀 내에서 탈기체시킨다. 예를 들면, 탈기체기를 통하여 도금액을 흘러 보냄으로써 도금액을 탈기체시킬 수 있다. Fig. 1 shows an example of a method of electroplating a metal onto a wafer substrate. The method 100 begins at block 102 to reduce the oxygen concentration in the plating liquid. For example, the oxygen concentration in the plating liquid can be reduced by degassing the plating liquid. The oxygen concentration in the plating solution may be about 8 ppm to 10 ppm, depending on the atmospheric pressure, due to oxygen in the atmosphere. In some embodiments, the plating liquid is degassed immediately prior to introduction into the plating cell, while in some embodiments, the plating liquid is degassed in the plating cell. For example, the plating liquid can be degassed by flowing the plating liquid through the degassing unit.

도금액 중의 산소 농도를 감소시키기 위한 또 다른 방법은 분사(sparging)를 포함한다. 분사(sparging)는 액체를 통하여 화학적으로 비활성인 기체 방울을 만들어서 용존 기체를 액체로부터 제거하는 기술이다. 예를 들면, 도금액에 헬륨을 분사시켜 산소와 질소를 대체시키거나 또는 질소를 분사시켜 산소를 선택적으로 대체시킬 수 있다. 도금액 중의 산소 농도를 감소시키는 것은 용액으로부터 기체를 제거하기보다 오히려 포화시기기 위한 막(membrane)을 사용함으로써, 또는 선택적인 기체 도입과 결합된 거의 진공 조건에서의 공정 도구를 작동시킴으로써 수행될 수도 있다. 다양한 탈기체 기술의 논의를 위해서는, 미국 특허 출원 12/684,792(2010.01.08. 출원)을 참고하며, 상기 문헌은 참고문헌으로 수록된다. Another method for reducing the oxygen concentration in the plating solution includes sparging. Sparging is a technique that removes dissolved gas from a liquid by creating a chemically inert gas droplet through the liquid. For example, helium can be injected into the plating liquid to replace oxygen and nitrogen, or nitrogen can be injected to selectively replace oxygen. Reducing the oxygen concentration in the plating solution may be accomplished by using a membrane for saturation rather than removing the gas from the solution, or by operating the process tool in near-vacuum conditions coupled with selective gas introduction . For a discussion of various degassing techniques, reference is made to US patent application 12 / 684,792, filed January 11, 2010, which is incorporated by reference.

블록(104)에서, 웨이퍼 기판을 도금 셀 내의 도금액과 접촉시킨다. 일부 실시예에서, 도금 셀 내 도금액의 산소 농도는 약 1 ppm 또는 그 미만이다. 예를 들면, 도금 셀 내 도금액의 산소 농도는 약 0.1 ppm 내지 1 ppm일 수 있다.At block 104, the wafer substrate is brought into contact with the plating liquid in the plating cell. In some embodiments, the oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell is about 1 ppm or less. For example, the oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell may be about 0.1 ppm to 1 ppm.

블록(106)에서, 금속을 도금 셀 내 웨이퍼 기판 상부에 전기도금한다. 제어 전류 및/또는 전위로부터 제공될 수 있는 전기 전력이 웨이퍼 기판에 인가되어 금속을 증착시킨다.At block 106, metal is electroplated onto the wafer substrate in the plating cell. Electrical power, which may be provided from the control current and / or potential, is applied to the wafer substrate to deposit the metal.

블록(108)에서, 도금액의 산화 강도가 증가된다. 도금액의 산화 강도는 도금 셀의 외부 위치에서 증가될 수 있다. 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은, 도금액 중의 산소 농고가 감소될 때, 블록(102)에서의 분자 산소의 고갈을 보상한다. 일부 실시예에서, 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 저장소에서 수행되거나 또는 도금 시스템의 여러 위치에서 수행될 수 있다. 저장소를 본 명세서에서는 또한 산화 스테이션이라 부른다. 도금액의 산화 강도가 증가되는 정도는 도금액 유량, 금속을 웨이퍼 기판 상부에 도금하기 위하여 사용되는 도금 전류, 및 도금액 부피에 의존할 수 있다. 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 능동적으로 또는 수동적으로 수행될 수 있다. 산화 강도를 증가시키기 위하여 사용될 수 있는 산화제의 예는 산소, 정제 산소, 오존, 과산화수소, 아산화질소, 및 전기도금을 방해하지 않는 다양한 또 다른 종래 산화제를 포함한다. 선택된 산화제는 활성 작동 상태인 도금 첨가제의 형성을 촉진하거나 그 형성을 유지할 수 있다. 선택된 산화제는 도금액에 상당히 용해성 일 수 있다. 산화제의 또 다른 예는 산화 음이온 또는 양이온, 예컨대 제2철 이온 (Fe(III)) 또는 세륨 이온 (Ce(IV))을 함유하는 염 또는 또 다른 화합물을 포함한다. At block 108, the oxidation strength of the plating liquid is increased. The oxidation strength of the plating liquid can be increased at an external position of the plating cell. Increasing the oxidation strength of the plating liquid compensates for the depletion of molecular oxygen in block 102 when the oxygen concentration in the plating liquid is reduced. In some embodiments, increasing the oxidation strength of the plating liquid may be performed in a reservoir or may be performed at various locations in the plating system. The reservoir is also referred to herein as an oxidation station. The degree to which the oxidation strength of the plating solution is increased may depend on the plating solution flow rate, the plating current used to deposit the metal on the wafer substrate, and the plating solution volume. Increasing the oxidation strength of the plating liquid can be performed actively or passively. Examples of oxidizing agents that can be used to increase the oxidation strength include oxygen, purified oxygen, ozone, hydrogen peroxide, nitrous oxide, and various other conventional oxidizing agents that do not interfere with electroplating. The selected oxidizing agent can promote formation or maintain the formation of the active plating additive. The selected oxidizing agent may be highly soluble in the plating solution. Another example of an oxidizing agent includes an oxidizing anion or a salt or another compound containing a cation such as a ferric ion (Fe (III)) or a cerium ion (Ce (IV)).

일부 실시예에서, 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 수동적으로 수행된다. 수동적 공정에서, 도금액은 공기에 노출될 수 있다. 산소 기체가 도금액 내로 확산되어 용액을 재산화시킬 수 있다. 예를 들면, 저장소가 예컨대 주위 조건 하에서 공기와 접촉하는 도금액의 양을 유지할 수 있다. 공기로부터의 산소 및 질소는 점차적으로 도금액 내로 확산할 것이며 한편 도금액은 저장소에 잔류하는 동안, 용액의 산화 강도를 수동적으로 증가시킬 것이다. 일부 실시예에서, 도금액으로의 질소의 재-도입이 바람직하지 않은 경우, 도금액을 산소, 정제 산소, 또는 오존에 노출시킴으로써 산소를 도금액에 첨가할 수 있다. 일부 실시예에서, 도금액을 아산화질소에 노출시킴으로써 산소를 도금액에 첨가할 수 있다. 예를 들면, 저장소 내 환경의 산소 농도는 약 2 ppm 내지 5 ppm일 수 있다. 도금액 중의 산소의 농도는 도금액의 산화 강도를 증가시킨 이후 약 1 ppm 또는 그 이상 또는 약 2 ppm 내지 5 ppm일 수 있다. In some embodiments, increasing the oxidation strength of the plating liquid is performed passively. In a passive process, the plating liquid may be exposed to air. Oxygen gas can diffuse into the plating solution to reoxidize the solution. For example, the reservoir can maintain the amount of plating liquid in contact with air, for example under ambient conditions. Oxygen and nitrogen from the air will gradually diffuse into the plating solution while the plating solution will passively increase the oxidation intensity of the solution while remaining in the reservoir. In some embodiments, if re-introduction of nitrogen into the plating liquid is undesirable, oxygen may be added to the plating liquid by exposing the plating liquid to oxygen, purified oxygen, or ozone. In some embodiments, oxygen can be added to the plating liquid by exposing the plating liquid to nitrous oxide. For example, the oxygen concentration of the environment in the reservoir can be about 2 ppm to 5 ppm. The concentration of oxygen in the plating solution may be about 1 ppm or more or about 2 ppm to 5 ppm after increasing the oxidation strength of the plating solution.

또 다른 실시예에서, 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 능동적으로 수행될 수 있다. 능동적 공정은 수동적 공정, 즉 도금액의 일정량을 공기 또는 또 다른 주위 조건과 접촉시키는 것에 의해 수행되는 것보다 더 빠른 속도로 도금액의 산화 강도의 증가가 일어나는 것을 내포한다. 능동적 공정은 도금액의 산화 강도의 증가를 촉진시키는 장치를 포함할 수 있다.In another embodiment, increasing the oxidation strength of the plating liquid may be actively performed. The active process implies that an increase in the oxidation strength of the plating liquid occurs at a faster rate than that performed by passive processing, i.e., by contacting a certain amount of the plating liquid with air or another ambient condition. The active process may include an apparatus that promotes an increase in the oxidation intensity of the plating liquid.

능동적으로 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 도금액 중의 산소 농도가 감소되는 지점으로부터 하류인 저장소 또는 또 다른 위치에서 수행될 수 있다. 산화제(공기 포함)가 임의 적절한 장치에 의해 도금액 내로 도입될 수 있다. 예를 들면, 산화제가 기체인 경우, 저장소 내에 위치하거나 또는 도금 시스템 내 또 다른 위치에 존재하는 적절한 발포 장치를 통하여 상기 기체를 도금액 내에 발포시킴으로써 상기 산화제를 도입시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것은 심지 물질(wicking material), 립(rib), 또는 또 다른 큰 표면적 구조물 상부에 도금액을 통과시켜 도금액의 공기 또는 기체 접촉 면적을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 산화제가 액체인 경우, 상기 액체를 도금액에 첨가함으로써 도입될 수 있다. Actively increasing the oxidation strength of the plating liquid may be performed at a storage or another location downstream from the point at which the oxygen concentration in the plating liquid is reduced. An oxidant (including air) may be introduced into the plating solution by any suitable device. For example, when the oxidizing agent is a gas, the oxidizing agent can be introduced by bubbling the gas into the plating liquid through a suitable foaming device located in the reservoir or at another position in the plating system. In another example, increasing the oxidation strength of the plating liquid can be accomplished by passing the plating liquid over a wicking material, rib, or other large surface area structure to increase the air or gas contact area of the plating liquid have. If the oxidant is a liquid, it can be introduced by adding the liquid to the plating liquid.

동일한 도금액에서 연장된 기간의 전기도금(즉, 1시간에서 320시간) 동안, 도금액의 충진 성능, 도금액에 대한 첨가제의 안정도, 및 도금액의 분극화 지속성에 대한 탈기체의 영향을 특징짓기 위한 실험을 수행하였다. 실험에 의하면, 도금액 중의 산소의 농도를 2 ppm까지 감소시키는 것에 의해, 도금액에 대한 촉진제, 억제제 및 레벨러 참가제의 안정도가 상당히 개선되었으며, 충진 성능(fill performance)이 약간 개선되었으며, 도금액의 분극도가 더욱 일정해지고 10 mA/cm2에서 500 mV보다 더욱 음성으로 유지되며, 부산물 발생이 주위 환경으로부터의 산소 농도를 갖는 도금액에 비하여 감소하였다. Experiments were performed to characterize the filling performance of the plating solution, the stability of the additive to the plating solution, and the effect of degassing on the polarization persistence of the plating solution for a prolonged period of electroplating (i.e., 1 to 320 hours) in the same plating solution Respectively. Experiments have shown that by reducing the concentration of oxygen in the plating solution to 2 ppm, the stability of the promoter, inhibitor and leveler agent to the plating solution is significantly improved, the fill performance is slightly improved, and the polarization of the plating solution Became more constant and more negative than 500 mV at 10 mA / cm 2 , and the byproduct generation was reduced as compared with the plating solution having oxygen concentration from the surrounding environment.

도금액으로 도금한 이후 30시간 경과 후의 충진 성능, 분극도(degree of polarization), 및 도금액 중에 잔류하는 촉진제 농도를 특징짓기 위한 또 다른 실험을 수행하였다. 본 실험은 서로 다른 산소 농도의 여러 도금액을 사용하여 수행하였다. 산소 농도가 매우 낮은 수준까지 감소됨에 따라 촉진제 안정도가 연속적으로 개선되었다(즉, 주위 환경으로부터의 산소 농도에서 10 ppb의 산소 농도까지). 동시에, 산소 농도가 1ppm 미만으로 떨어짐에 따라 도금액의 분극 강도가 감소하기 시작하였다. 충진 성능은 주위 환경으로부터의 산소 농도를 갖는 도금액에 대하여 다소 쇠퇴하였다. 이는 촉진제 농도(예컨대 SPS 농도)가 충진 성능을 최적화하기에 너무 낮기 때문이다. 충진 성능은 1 ppm 및 0.5 ppm 산소 농도 도금액에 대하여 개선된 것으로 보여졌는데 이는 촉진제 안정도는 이에 따른 도금액 중의 촉진제의 농도가 출발 수준에 근접하게 남게 되기 때문이다. 심지어 더 낮은 산소 농도(즉, 0.5 ppm 미만)에서, 촉진제 안정도가 우수함에도 충진 성능은 상당히 쇠퇴되었다. 이는 MPS 부산물이 너무 높은 농도로 욕조 내에서 안정화되어, MPS가 SPS보다 구리 도금에 대하여 더욱 강력한 촉매이기 때문에 분극 상실을 초래하기 때문이다.
Another experiment was conducted to characterize the filling performance, the degree of polarization, and the concentration of the promoter remaining in the plating solution after 30 hours from plating with the plating solution. This experiment was carried out using several plating solutions with different oxygen concentrations. As the oxygen concentration was reduced to a very low level, the promoter stability was continuously improved (i. E. From oxygen concentration from the ambient environment to oxygen concentration of 10 ppb). At the same time, as the oxygen concentration dropped below 1 ppm, the polarization strength of the plating solution began to decrease. The filling performance declined somewhat with respect to the plating solution having the oxygen concentration from the surrounding environment. This is because the accelerator concentration (e.g., SPS concentration) is too low to optimize the filling performance. Filling performance was shown to be improved for 1 ppm and 0.5 ppm oxygen concentration plating solutions because the accelerator stability is such that the concentration of the promoter in the plating solution is close to the starting level. Even at lower oxygen concentrations (i.e., less than 0.5 ppm), the filler performance significantly declined, even though the promoter stability was excellent. This is because the MPS by-product is stabilized in the bath at too high a concentration, resulting in polarization loss because MPS is a more potent catalyst for copper plating than SPS.

장치Device

일반적으로, 적절한 장치는 전기도금 동안 도금액을 사용하는 도금 셀 및 도금액이 도금 셀 내에 존재하지 않을 때 도금액을 유지하고 재순환시키는 도금액 순환 루프를 포함할 것이다. 도금액 순환 루프는 또한 필터, 저장소, 펌프, 및/또는 탈기체기와 같은 또 다른 요소를 포함할 수 있다. Generally, a suitable apparatus will include a plating cell that uses a plating solution during electroplating and a plating solution circulation loop that maintains and recirculates the plating solution when the plating solution is not present in the plating cell. The plating liquid circulation loop may also include another element such as a filter, reservoir, pump, and / or degasser.

도 2A는 본 발명에 기재된 방법을 실시하도록 설계되거나 구성된 장치의 개략도의 한 예를 나타낸다. 장치(200)는 도금액을 사용하여 금속을 웨이퍼 기판 상부에 도금하기 위한 도금 셀(205); 도금액을 도금 셀로 전달하기 이전에 도금액으로부터 기체를 제거하도록 구성된 탈기체 장치(210); 및 도금 셀(205)과 탈기체 장치(210) 사이에 위치하며, 도금액의 산화 강도를 증가시키는 것을 촉진하도록 구성된 저장소(215);를 포함한다. 장치(200)와 관련하여 화살표는 장치 내 도금액의 흐름을 나타낸다. 즉, 장치(200)가 작동 중일 때, 도금액은 저장소(215)로부터 탈기체 장치(210)로, 도금 셀(205)로, 그리고 다시 저장소(215)로 흐를 수 있다. 도금액은 예를 들면 중력에 의해 도금 셀(205)로부터 저장소(215)로 흐를 수 있다. 펌프, 예컨대 펌프(220)는 또한 도금액을 장치(200)의 구성요소를 통하여 펌핑할 수 있다. 도금액은 도금 셀(205)로 들어가지 이전에 필터(230)를 통과한다. 장치(200)는 여러 밸브, 진공 펌프, 추가 필터, 및 또 다른 하드웨어(도시되지 않음)를 더욱 포함할 수 있다. 2A shows an example of a schematic diagram of an apparatus designed or constructed to implement the method described in the present invention. Apparatus 200 includes a plating cell 205 for plating a metal onto a wafer substrate using a plating solution; A degassing device (210) configured to remove gas from the plating liquid prior to transferring the plating liquid to the plating cell; And a reservoir (215) located between the plating cell (205) and the degassing device (210) and configured to facilitate increasing the oxidation intensity of the plating liquid. The arrows in relation to the apparatus 200 represent the flow of plating liquid in the apparatus. That is, when the apparatus 200 is in operation, the plating liquid may flow from the reservoir 215 to the degassing apparatus 210, to the plating cell 205, and then back to the reservoir 215. The plating liquid may flow from the plating cell 205 to the reservoir 215 by gravity, for example. A pump, such as a pump 220, may also pump the plating liquid through the components of the apparatus 200. The plating liquid passes through the filter 230 before entering the plating cell 205. The apparatus 200 may further include several valves, vacuum pumps, additional filters, and other hardware (not shown).

도금액이 도금액 저장소(215)로부터 도금 셀(205)로 들어가지 이전에, 도금액은 탈기체 장치(210)를 통과한다. 탈기체 장치(210)는 진공 펌프(225)와 연결되어 도금액을 탈기체시킬 수 있다. 탈기체 장치는 탈기체기 또는 접촉기라 불릴 수 있다. 탈기체 장치(210)는 도금액으로부터 1종 이상의 용존 기체(예컨대, 분자 산소 및 분자 질소 둘 모두)를 제거한다. 일부 실시예에서, 탈기체 장치는 막 접촉(membrane contact) 탈기체기이다. 상업적으로 구입 가능한 탈기체 장치의 예는 Membrana (Charlotte, NC)사의 Liquid-CelTM, Entegris (Chaska, MN)사의 pHasorTM 를 포함한다. 탈기체 장치는 예를 들면, 도금액 유량, 양단에 진공이 상기 탈기체 장치에 적용되는 반-투과성 막(semi-permeable membrane)의 노출 면적 및 성질, 그리고 적용된 진공의 강도에 의해 결정되는 정도까지 도금액에 용해된 기체를 제거할 수 있다. 탈기체기에 사용되는 전형적인 막은 분자 기체의 흐름은 허용하나 막을 젖게 할 수 없는 더 큰 분자 또는 용액의 흐름은 허용하지 않는다. Before the plating liquid enters the plating cell 205 from the plating liquid reservoir 215, the plating liquid passes through the degassing apparatus 210. The degassing apparatus 210 can be connected to the vacuum pump 225 to degas the plating liquid. The degassing apparatus may be referred to as a degasser or a contactor. Degassing apparatus 210 removes one or more dissolved gases (e.g., both molecular oxygen and molecular nitrogen) from the plating liquid. In some embodiments, the degassing apparatus is a membrane contact degasser. Examples of commercially available degasser devices include Liquid-Cel ( TM ) from Membrana (Charlotte, NC) and pHasor ( TM ) from Entegris (Chaska, MN). The degassing apparatus can be used, for example, to adjust the plating solution flow rate, the degree of vacuum at both ends to the extent that the vacuum is applied by the exposed area and nature of the semi-permeable membrane applied to the degassing apparatus, It is possible to remove the dissolved gas. Typical membranes used in degassing systems allow flow of molecular gases but do not permit the flow of larger molecules or solutions that can not wet the membrane.

저장소(215)는 도금액에 대한 산화제의 능동적 또는 수동적 도입을 제공한다. 수동적 도입은 예컨대 공기에 대한 도금액의 노출을 포함한다. 능동적 도입은 발포기, 큰 표면적 공기 접촉 구조물 등의 사용을 포함할 수 있다. The reservoir 215 provides for the active or passive introduction of oxidant to the plating liquid. Passive introduction includes exposure of the plating solution to air, for example. Active introduction may include the use of blowers, large surface area air contact structures, and the like.

도 2B는 저장소의 개략적인 예를 나타낸다. 저장소(215)는 도금액(260)을 함유한다. 저장소(215)는 도금액 유입 포트(252), 도금액 유출 포트(254), 기체 유입 포트(256), 및 기체 유출 포트(258)를 포함한다. 저장소는 막(membrane), 섬유(fiber), 립(rib), 코일(coil), 또는 또 다른 큰 표면적 구조물(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 도금액(260)은 큰 표면적 구조물 상부를 흘러 도금액의 큰 표면적을 기체에 노출시킬 수 있다. 저장소 내의 구조물은 예를 들면 플라스틱(예컨대, 폴리프로필렌) 또는 금속으로 제조할 수 있다. 도금액이 상기 구조물 상부를 지나가는 동안, 상기 도금액은 또한 기체 유입 포트(256)로부터의 기체 흐름(예컨대, 산소 흐름 또는 또 다른 산소-함유 기체 흐름)과 접촉하여 도금액의 재산화를 촉진할 수 있다. 저장소의 설계는 예를 들면 증발식 냉각기(evaporative cooler)에서 흔히 발견되는 특징을 사용할 수 있다. Figure 2B shows a schematic example of a reservoir. The reservoir 215 contains a plating liquid 260. The reservoir 215 includes a plating liquid inlet port 252, a plating liquid outlet port 254, a gas inlet port 256, and a gas outlet port 258. The reservoir can include a membrane, fiber, rib, coil, or other large surface area structure (not shown). The plating liquid 260 flows over the large surface structure to expose a large surface area of the plating liquid to the gas. The structure in the reservoir can be made of, for example, plastic (e.g., polypropylene) or metal. While the plating liquid passes over the top of the structure, the plating liquid may also contact a gas flow (e.g., an oxygen flow or another oxygen-containing gas flow) from the gas inlet port 256 to facilitate re-oxidation of the plating liquid. The design of the reservoir can, for example, use features commonly found in evaporative coolers.

따라서, 도금 장치(200) 내 도금액은 도금 셀(205) 중의 낮은 기체 농도(예컨대, 탈기체될 때)를 가질 수 있다. 그렇지만, 도금 셀 외부의 위치에서, 도금액은 도금액에 대한 첨가제의 평형 상태를 바람직한 상태(예컨대, 머캅탄에 대조적으로 디설파이드)로 전환시키도록 충분하게 산화될 수 있다. Therefore, the plating liquid in the plating apparatus 200 may have a low gas concentration (for example, when degassed) in the plating cell 205. [ However, at a location outside the plating cell, the plating liquid may be sufficiently oxidized to convert the equilibrium state of the additive to the plating liquid into a desired state (e.g., disulfide in contrast to mercaptan).

일부 실시예에서, 장치(200)가 작동 중일 때 산소 농도는 장치(200) 내 상이한 위치 또는 스테이션에서 특정 수준으로 유지될 수 있다. 예를 들면, 장치는, 도금액 중의 산소 농도가 장치 내의 여러 위치 또는 스테이지에서 특정 범위 이내가 되도록 하는 방식으로 설계되고 작동될 수 있다. 한 구체 예에서, 도금 셀 중의 분자 산소의 농도는 약 0.1 ppm 내지 1 ppm의 수준으로 유지되며, 도금 셀로부터 하류 위치(예컨대, 저장소 내)에서의 분자 산소의 농도는 약 2 ppm 내지 5 ppm의 수준으로 유지된다. In some embodiments, the oxygen concentration can be maintained at a different location in the device 200 or at a particular level in the station when the device 200 is operating. For example, the apparatus can be designed and operated in such a manner that the oxygen concentration in the plating liquid is within a certain range at various positions or stages in the apparatus. In one embodiment, the concentration of molecular oxygen in the plating cell is maintained at a level of about 0.1 ppm to 1 ppm, and the concentration of molecular oxygen at a downstream location (e.g., in the reservoir) from the plating cell is about 2 ppm to 5 ppm Respectively.

도금액 중의 산소의 농도를 제어하는 방법은 (1) 탈기체 장치 또는 저장소를 장치 내의 특정 위치에 배치하는 단계, (2) 산소 또는 산화제의 도입을 위한 유입구 또는 공급 포트(dosing port)를 장치 내 하나 이상의 위치에 제공하는 단계, 및/또는 (3) 루프를 통과하는 도금액 흐름의 유체 역학을 제어하는 단계를 포함한다. 마지막 가능성에 관하여, 펌프는 예를 들면 탈기체 장치 내 바람직한 탈기체의 수준을 실행하는 방식으로 제어될 수 있다. The method of controlling the concentration of oxygen in the plating liquid includes the steps of (1) placing a degassing apparatus or reservoir at a specific position in the apparatus, (2) introducing an inlet or a dosing port for introducing oxygen or oxidizing agent into the apparatus , And / or (3) controlling the fluid dynamics of the plating liquid flow passing through the loop. With respect to the last possibility, the pump can be controlled, for example, in such a way as to achieve the desired level of degassing in the degassing apparatus.

일부 실시예에서, 산소(또는 또 다른 산화제 또는 기체)의 농도를 장치(200) 내 하나 이상(또는 둘 이상)의 위치에서 관찰한다. 한 예에서, 장치는 저장소 내, 도금 셀 내, 및/또는 장치의 도금액 순환 루프 내 또 다른 위치 내의 산소 모니터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 온-라인 산소 모니터링을 In-Situ, Inc. (Ft. Collins, CO) 사에 의해 제조된 것과 같은 상업적으로 구입가능한 산소 탐침기를 사용하여 달성할 수 있다. 또 다른 예에서, 예컨대 YSI, Inc. (Yellow Springs, OH) 사에 의해 제조된 상업적으로 구입가능한 계량기와 같은 휴대용(hand-held ) 산소 계량기를 사용할 수 있다. In some embodiments, the concentration of oxygen (or another oxidizing agent or gas) is monitored at one or more (or more than one) locations within the apparatus 200. In one example, the apparatus can include an oxygen monitor in the reservoir, in the plating cell, and / or in another location in the plating solution circulation loop of the apparatus. For example, on-line oxygen monitoring can be performed using In-Situ, Inc. For example, commercially available oxygen probers such as those manufactured by F. Collins, CO. In another example, for example, YSI, Inc. A hand-held oxygen meter, such as a commercially available meter manufactured by Yellow Springs, OH, may be used.

개시된 실시예의 또 다른 양상은 기재된 방법을 달성하기 위하여 제어기가 구비된 장치이다. 적절한 장치는 개시된 실시예에 따라 공정 작업을 달성하기 위한 하드웨어 및 제어 공정 작업을 위한 명령을 갖는 시스템 제어기를 포함한다. 제어기는 사용자 입력 또는 예컨대 장치 내 하나 이상의 위치에 있는 산소 모니터로부터의 감지된 입력을 비롯하는 다양한 입력으로 작동할 수 있다. 관련된 입력에 응답하여, 제어기는 특정한 방식으로 장치가 작동하도록 하기 위한 제어 명령을 수행한다. 예를 들면, 제어기는 펌핑 수준, 활성 산화, 또는 장치의 또 다른 제어가능한 특징을 조절하여, 저장소 내의 특정하게 정의된 수치 범위로, 또는 전기도금 셀 내의 상이하게 정의된 수치 범위로 산소의 농도를 조절 또는 유지할 수 있다. 이와 관련하여, 제어기는 예를 들면, 저장소 내(또는 재순환 루프에서 전기도금 셀로부터 하류인 일부 또 다른 지점에서) 산소 농도를 약 2 pm 내지 5 ppm으로 유지하는 수준으로 장치의 펌프를 작동하도록 구성될 수 있다. 시스템 제어기는 하나 이상의 메모리 장치와, 명령을 수행하여 개시된 실시예에 따라 장치가 방법을 수행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 전형적으로 포함할 것이다. 개시된 실시예에 따르는 공정 작업을 제어하기 위한 명령을 함유하는 기계-판독가능한 매체가 시스템 제어기와 연결될 수 있다. Another aspect of the disclosed embodiments is a device equipped with a controller to accomplish the described method. A suitable apparatus includes hardware and a system controller having instructions for a control process operation to accomplish a process operation in accordance with the disclosed embodiments. The controller may operate with various inputs, including user inputs or sensed inputs from an oxygen monitor at one or more locations within the device, for example. In response to the associated input, the controller performs a control command to cause the device to operate in a particular manner. For example, the controller can adjust the pumping level, active oxidation, or other controllable characteristics of the device to adjust the concentration of oxygen to a specifically defined numerical range within the depot, or to a different defined numerical range within the electroplating cell Can be adjusted or maintained. In this regard, the controller may be configured to operate the pump of the apparatus, for example, at a level that maintains the oxygen concentration in the reservoir (or at some other point downstream from the electroplating cell in the recirculation loop) from about 2 pm to 5 ppm . The system controller will typically include one or more memory devices and one or more processors configured to perform the instructions and to perform the method in accordance with the disclosed embodiments. A machine-readable medium containing instructions for controlling a process operation in accordance with the disclosed embodiments may be coupled with the system controller.

도 3은 전자충진 시스템(300)의 개략도의 한 예를 나타낸다. 전자충진 시스템(300)은 세 개의 개별적인 전자충진 모듈(302, 304, 및 306)을 포함한다. 전자충진 시스템(300)은 또한 다양한 공정 작업을 위하여 구성된 세 개의 개별적인 포스트 전자충진 모듈 (PEM) (312, 314, 및 316)을 포함한다. 모듈(312, 314, 및 316)은 전자충진 모듈(302, 304, 및 306) 중 어느 하나로 처리된 이후에 예컨대 모서리 베벨(edge bevel) 제거, 백사이드 에칭, 및 웨이퍼의 산 세정과 같은 기능을 각각 수행하도록 구성된 포스트 전자충진 모듈(PEM)일 수 있다. 3 shows an example of a schematic diagram of an electronic filling system 300. In Fig. The electronic filling system 300 includes three individual electronic filling modules 302, 304, and 306. The electronic filling system 300 also includes three separate post electronic filling modules (PEM) 312, 314, and 316 configured for various process operations. The modules 312, 314 and 316 are then processed with any one of the electronic filling modules 302, 304, and 306 to perform functions such as edge bevel removal, backside etching, and pickling of wafers, respectively Lt; RTI ID = 0.0 > (PEM) < / RTI >

전자충진 시스템(300)은 중앙 전자충진 챔버(324)를 포함한다. 중앙 전자충진 챔버(324)는 전자충진 모듈 내에서 도금액으로 사용되는 화학 용액을 보유하는 챔버이다. 전자충진 시스템(300)은 또한 공급 시스템(326)을 포함하는데 상기 공급 시스템은 도금액을 위한 화학 첨가제를 저장하고 전달한다. 화학 희석 모듈(322)은 예를 들면 PEM에서 에칭제로서 사용될 화학용제를 저장하고 혼합할 수 있다. 여과 및 펌핑 유닛(328)이 중앙 전자충진 챔버(324)를 위한 도금액을 여과하고 상기 도금액을 전자충진 모듈로 펌핑할 수 있다. 시스템은 또한 전술한 바와 같이 하나의 탈기체 장치 또는 여러 탈기체 장치들 및 하나의 저장소 또는 여러 저장소들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 도금액은 전자도금 모듈로 펌핑되기 이전에 탈기체 장치를 통과할 수 있다. 도금액은 전자도금 모듈을 흘러 나온 이후에 저장소를 통과할 수 있다. The electronic filling system 300 includes a central electron filling chamber 324. The central electron filling chamber 324 is a chamber that holds the chemical solution used as a plating solution in the electron filling module. The electronic filling system 300 also includes a supply system 326 that stores and delivers chemical additives for the plating liquid. The chemical dilution module 322 may, for example, store and mix the chemical solvent to be used as the etchant in the PEM. The filtration and pumping unit 328 may filter the plating liquid for the central electron-filled chamber 324 and pump the plating liquid to the electronic filling module. The system may also include one degassing device or several degassing devices and one reservoir or multiple reservoirs (not shown) as described above. The plating liquid may pass through the degassing apparatus before it is pumped to the electroplating module. The plating liquid can pass through the reservoir after flowing through the electroplating module.

시스템 제어기(330)는 전자충진 시스템(300)을 작동하기 위해 요구되는 전자 및 인터페이스 제어를 제공한다. 시스템 제어기(330)는 일반적으로 하나 이상의 메모리 장치와, 명령을 수행하여 개시된 실시예에 따라 장치가 방법을 수행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 개시된 실시예에 따르는 공정 작업을 제어하기 위한 명령을 함유하는 기계-판독가능한 매체가 시스템 제어기와 연결될 수 있다. 시스템 제어기(330)는 또한 전자충진 시스템(300)을 위한 전력 공급원을 포함할 수 있다. The system controller 330 provides the electronics and interface controls required to operate the electronic filling system 300. The system controller 330 generally includes one or more memory devices and one or more processors that perform instructions to configure the device to perform the method in accordance with the disclosed embodiments. A machine-readable medium containing instructions for controlling a process operation in accordance with the disclosed embodiments may be coupled with the system controller. The system controller 330 may also include a power source for the electronic charging system 300.

전자도금 모듈 및 관련된 구성요소의 예는 미국 특허 출원 12/786,329, 명칭"PULSE SEQUENCE FOR PLATING ON THIN SEED LAYERS"(2010.05.24. 출원)에 제시되며, 이는 참고문헌으로 수록된다. An example of an electroplating module and related components is shown in U.S. Patent Application No. 12 / 786,329 entitled " PULSE SEQUENCE FOR PLATING ON THIN SEED LAYERS "filed on May 24, 2010, which is incorporated by reference.

작동에 있어서, 핸드-오프 도구(340)는 예컨대 카세트(342) 또는 카세트(344)와 같은 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 선택할 수 있다. 카세트(342 또는 344)는 FOUP(front opening unified pods)일 수 있다. FOUP는 제어된 환경 내에서 확실하고 안전하게 웨이퍼를 붙잡고, 적절한 로드 포트 및 로봇 조작 시스템이 장착된 도구에 의해 웨이퍼를 가공 및 측정을 위해 이동시키도록 설계된 인클로저(enclosure)이다. 핸드-오프 도구(340)는 진공 부착기 또는 일부 또 다른 부착 장치를 사용하여 웨이퍼를 붙잡는다. In operation, the hand-off tool 340 may select a wafer from a wafer cassette, such as cassette 342 or cassette 344, for example. The cassette 342 or 344 may be front opening unified pods (FOUPs). The FOUP is an enclosure designed to securely and securely hold the wafer in a controlled environment and to move the wafer for processing and measurement by a tool equipped with an appropriate load port and robotic handling system. The hand-off tool 340 captures the wafer using a vacuum applicator or some other attachment device.

핸드-오프 도구(340)는 어닐링 스테이션(332), 카세트(342 또는 344), 전달 스테이션(350), 또는 정렬기(348)와 연계될 수 있다. 전달 스테이션(350)으로부터, 핸드-오프 도구(346)는 웨이퍼에 접근할 수 있다. 전달 스테이션(350)은, 핸드-오프 도구(340 및 346)가 웨이퍼를 정렬기(348) 통과 없이 주고 받는 슬롯 또는 장소일 수 있다. 그렇지만, 일부 실시예에서, 전자충진 모듈로의 정확한 전달을 위하여 웨이퍼가 핸드-오프 도구(346)에서 적절하게 정렬되는 것을 보장하기 위하여, 핸드-오프 도구(346)는 웨이퍼를 정렬기(348)로 정렬시킬 수 있다. 핸드-오프 도구(346)는 또한 웨이퍼를 전자충진 모듈(302, 304, 또는 306) 중 어느 하나로, 또는 다양한 공정 작업을 위하여 구성된 세 개의 개별적인 모듈(312, 314, 및 316) 중 어느 하나로 전달할 수 있다. The hand-off tool 340 may be associated with the annealing station 332, the cassette 342 or 344, the transfer station 350, or the aligner 348. From the transfer station 350, the hand-off tool 346 can access the wafer. The transfer station 350 may be a slot or place where the hand-off tools 340 and 346 exchange wafers without passing through the aligner 348. However, in some embodiments, the hand-off tool 346 may move the wafer past the aligner 348 to ensure that the wafer is properly aligned in the hand-off tool 346 for accurate delivery to the electronic fill module. . The hand-off tool 346 may also transfer the wafer to any of the electronic fill module 302, 304, or 306, or to any of the three individual modules 312, 314, and 316 configured for various process operations have.

예를 들면, 핸드-오프 도구(346)는 웨이퍼 기판을 전자충진 모듈(302)로 전달할 수 있는데 여기서 금속(예컨대 구리)이 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼 기판 상부에 도금된다. 전기도금 작업이 완결된 이후, 핸드-오프 도구(346)는 웨이퍼 기판을 전자충진 모듈(302)로부터 제거하고 이를 예컨대 PEM(312)와 같은 PEM 중 어느 하나로 전달한다. PEM은 웨이퍼 기판을 세정, 세척 및 /또는 건조시킬 수 있다. 그 이후, 핸드-오프 도구(346)는 웨이퍼 기판을 예컨대 PEM(314)와 같은 PEM 중 또 다른 어느 하나로 이동시킬 수 있다. 여기서, 화학 희석 모듈(322)에 의해 제공되는 에칭제 용액을 사용하여 원치 않는 금속(예컨대, 구리)을 웨이퍼 기판의 일부 영역(예컨대, 모서리 베벨 구역 및 백사이드)으로부터 에칭시킬 수 있다. 모듈(314)은 또한 웨이퍼 기판을 세정, 세척, 및/또는 건조시킬 수 있다.For example, the hand-off tool 346 can transfer the wafer substrate to the electronic fill module 302 where a metal (e.g., copper) is plated on top of the wafer substrate in accordance with an embodiment of the present invention. After the electroplating operation is complete, the hand-off tool 346 removes the wafer substrate from the electronic fill module 302 and delivers it to any of the PEMs, such as the PEM 312, for example. The PEM can clean, clean and / or dry the wafer substrate. Thereafter, the hand-off tool 346 may move the wafer substrate to another one of the PEMs, such as, for example, the PEM 314. Here, the etchant solution provided by the chemical dilution module 322 can be used to etch unwanted metals (e.g., copper) from some areas of the wafer substrate (e.g., edge bevel areas and backside). The module 314 can also clean, clean, and / or dry the wafer substrate.

전자충진 모듈 및/또는 PEM에서의 공정이 완결된 이후, 핸드-오프 도구(346)는 웨이퍼를 모듈로부터 회수하여 카세트(342) 또는 카세트(344)에 되돌려 줄 수 있다. 포스트 전자충진 어닐링이 전자충진 시스템(300) 또는 또 다른 도구 내에서 완결될 수 있다. 한 실시예에서, 포스트 전자충진 어닐링은 어닐링 스테이션(332) 중 하나에서 완결된다. 또 다른 실시예에서, 예컨대 로(furnace)와 같은 전용 어닐링 시스템(dedicated annealing system)이 사용될 수 있다. 그 후, 추가 공정을 위하여 카세트가 예컨대 화학적 기계적 연마 시스템(polishing system)과 같은 또 다른 시스템에 제공될 수 있다. After the process at the electronic fill module and / or the PEM is completed, the hand-off tool 346 can retrieve the wafer from the module and return it to the cassette 342 or cassette 344. [ Post electronic fill annealing may be completed within the electronic fill system 300 or another tool. In one embodiment, the post-electron filled anneal is completed at one of the annealing stations 332. In another embodiment, a dedicated annealing system, such as a furnace, may be used. The cassettes may then be provided for further processing, for example, in another system, such as a chemical mechanical polishing system.

적절한 반도체 가공 도구는 San Jose, CA에 위치한 Novellus Systems에 의해 제조된 Sabre System 및Sabre System 3D Lite, Santa Clara, CA에 위치한 Applied Materials에 의해 제조된 Slim cell system, 또는 Kalispell, MT에 위치한 Semitool에 의해 제조된 Raider 도구를 포함한다.
Suitable semiconductor processing tools are Saber System and Saber System 3D Lite manufactured by Novellus Systems of San Jose, Calif., Slim cell system manufactured by Applied Materials of Santa Clara, CA or Semitool of Kalispell, MT Includes manufactured Raider tools.

추가 실시Additional implementation

전술한 장치/방법은 예를 들면 반도체 장치, 디스플레이, LED, 태양전지 패널 등의 제작 또는 제조를 위한 리소그래픽 패터닝 도구 또는 공정과 조합되어 사용될 수 있다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이러한 도구/공정은 공지된 제작 설비와 함께 사용되거나 수행될 것이다. 필름의 리소그래픽 패터닝은 일반적으로 다음 단계의 일부 또는 전부를 포함하며, 각각의 단계는 많은 가능한 도구를 사용할 수 있다: (1) 스핀-온 또는 스프레이-온 도구를 사용하여 작업 소재, 즉 기판상에 포토레지스트를 도포하는 단계; (2) 핫 플레이트 또는 로(furnace) 또는 UV 경화 도구를 사용하여 포토레지스트를 경화시키는 단계; (3) 예컨대 웨이퍼 스텝퍼와 같은 도구를 사용하여 포토레지스트를 가시광선, UV, 또는 x-선에 노출시키는 단계; (4) 레지스트를 현상하여 레지스트를 선택적으로 제거하고 이에 따라 예컨대 습식 벤치(wet bench)와 같은 도구를 사용하여 레지스트를 패터닝하는 단계; (5) 건조 또는 플라즈마-보조 에칭 도구를 사용하여 하부 필름 또는 작업 소재로 상기 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) 예컨대 RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 도구를 사용하여 상기 레지스트를 제거하는 단계. The above-described apparatus / method can be used in combination with a lithographic patterning tool or process for manufacturing or manufacturing, for example, semiconductor devices, displays, LEDs, solar panels, and the like. Generally, although not required, such tools / processes may be used or performed with known fabrication facilities. Lithographic patterning of a film generally includes some or all of the following steps, each of which can use a number of possible tools: (1) using a spin-on or spray-on tool to separate the working material, Applying a photoresist to the substrate; (2) curing the photoresist using a hot plate or furnace or UV curing tool; (3) exposing the photoresist to visible light, UV, or x-rays using a tool such as a wafer stepper; (4) developing the resist to selectively remove the resist, and thereby patterning the resist using a tool such as a wet bench; (5) transferring the resist pattern to a lower film or working material using a drying or plasma-assisted etching tool; And (6) removing the resist using a tool such as a RF or microwave plasma resist stripper.

본 발명의 방법 및 장치를 실행하는 다양한 대안적인 방법이 있음에 주목하여야 한다. 따라서, 이하의 첨부된 청구범위는 본 발명의 실시예의 진실한 사상 및 범위 내에 포함되는 모든 이러한 대안, 변형, 대체, 및 치환 균등범위를 포함한다. It should be noted that there are various alternative ways of implementing the method and apparatus of the present invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover all such alternatives, modifications, substitutions, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the embodiments of the present invention.

Claims (22)

(a) 도금액의 산소 농도를 감소시키는 단계로서, 상기 도금액은 100 ppm (parts per million) 이하의 촉진제를 포함하는, 상기 도금액의 산소 농도를 감소시키는 단계;
(b) 도금 셀 내에서, 웨이퍼 기판을 상기 도금액과 접촉시키는 단계로서, 상기 도금 셀 내의 상기 도금액의 상기 산소 농도는 1 ppm 이하인, 상기 웨이퍼 기판을 상기 도금액과 접촉시키는 단계;
(c) 상기 도금 셀 내에서 상기 도금액을 사용하여 금속을 상기 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하는 단계로서, 상기 전기도금하는 단계는 상기 도금 셀 내에서 상기 촉진제의 덜 산화된 촉진제 종으로의 순 전환 (net conversion) 을 야기하는, 상기 전기도금하는 단계; 및
(d) 상기 도금 셀 외부의 상기 도금액의 산화 강도를 증가시키는 단계로서, 증가된 산화 강도는 상기 도금 셀 외부에서 상기 덜 산화된 촉진제 종에서 다시 상기 촉진제로의 순 재전환 (net re-conversion) 을 야기하는, 상기 산화 강도를 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
(a) reducing the oxygen concentration of the plating solution, wherein the plating solution comprises a promoter of less than 100 parts per million (ppm), reducing the oxygen concentration of the plating solution;
(b) bringing the wafer substrate into contact with the plating liquid in the plating cell, wherein the oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell is 1 ppm or less;
(c) electroplating a metal onto the wafer substrate using the plating solution in the plating cell, wherein the electroplating is performed in the plating cell by a conversion of the promoter into a less oxidized promoter species causing a net conversion in the first layer; And
(d) increasing the oxidation intensity of the plating liquid outside the plating cell, wherein the increased oxidation intensity is a net re-conversion from the less oxidized promoter species to the accelerator outside the plating cell, And increasing the oxidation intensity.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (a) 및 상기 단계 (d)를 반복하는 단계를 더 포함하며, 상기 도금액이 상기 단계 (c)가 수행되는 동안 상기 도금 셀을 통하여 흐르는, 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising repeating steps (a) and (d), wherein the plating solution flows through the plating cell during step (c).
제 1 항에 있어서,
상기 도금액을 도금 저장소로부터 상기 도금 셀로 공급하는 단계를 더 포함하며, 상기 도금 저장소 내 상기 도금액의 상기 산소 농도는 1 ppm 초과이며, 상기 도금액의 상기 산소 농도를 감소시키는 단계는 상기 도금액이 상기 도금 저장소로부터 공급됨에 따라 수행되는, 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of supplying the plating solution from the plating reservoir to the plating cell, wherein the oxygen concentration of the plating solution in the plating reservoir is greater than 1 ppm, and reducing the oxygen concentration of the plating solution comprises: / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 금속은 구리인, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal is copper.
제 1 항에 있어서,
상기 도금액은 20 내지 60 g/L 농도의 구리 이온들을 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plating solution comprises copper ions at a concentration of 20 to 60 g / L.
제 1 항에 있어서,
상기 촉진제는 머캅토-함유 화학종(mercapto-containing species)을 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the promoter comprises a mercapto-containing species.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)는 상기 도금액을 산화제를 함유하는 기체에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 기체는 공기, 산소, 오존, 및 아산화질소로 구성된 군으로부터 선택되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (d) comprises exposing the plating solution to a gas containing an oxidizing agent, wherein the gas is selected from the group consisting of air, oxygen, ozone, and nitrous oxide.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)는 산화제를 함유하는 기체를 상기 도금액에 통과시켜 발포시킴으로써 상기 도금액을 상기 산화제를 함유하는 상기 기체에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 기체는 공기, 산소, 오존, 및 아산화질소로 구성된 군으로부터 선택되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (d) comprises exposing the plating solution to the gas containing the oxidizing agent by blowing the gas containing the oxidizing agent through the plating solution, wherein the gas is air, oxygen, ozone, and nitrous oxide ≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)는 상기 도금액의 산화제를 함유하는 기체 접촉 면적을 증가시키면서 상기 도금액을 상기 산화제를 함유하는 상기 기체에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 기체는 공기, 산소, 오존, 및 아산화질소로 구성된 군으로부터 선택되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (d) comprises exposing the plating solution to the gas containing the oxidizing agent while increasing the gas contact area containing the oxidizing agent of the plating solution, wherein the gas is air, oxygen, ozone, and nitrous oxide ≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)는 상기 도금액의 상기 산소 농도를 1 ppm 이상까지 증가시키는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (d) increases the oxygen concentration of the plating solution to 1 ppm or more.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)는 산화제를 함유하는 액체를 상기 도금액에 혼합시키는 단계를 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said step (d) comprises mixing a liquid containing an oxidizing agent into said plating liquid.
제 11 항에 있어서,
상기 액체는 과산화수소를 포함하는, 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the liquid comprises hydrogen peroxide.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (a)는 탈기체 장치에 의해 수행되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (a) is performed by a degassing apparatus.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (a)는 헬륨 또는 질소를 사용하여 상기 도금액을 분사(sparging)시켜 수행되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said step (a) is carried out by sparging said plating solution with helium or nitrogen.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (a)는 상기 도금액의 안정도를 향상시키는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said step (a) improves the stability of said plating solution.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (d)는 피처를 상기 웨이퍼 기판상에 충진하기 위한 상기 도금액의 충진 특성들을 향상시키는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said step (d) improves the filling characteristics of said plating liquid to fill said features onto said wafer substrate.
제 1 항에 있어서,
포토레지스트를 상기 웨이퍼 기판에 도포하는 단계;
상기 포토레지스트를 빛에 노출시키는 단계;
상기 포토레지스트를 패터닝하고 패턴을 상기 웨이퍼 기판에 전사하는 단계; 및
상기 포토레지스트를 상기 웨이퍼 기판으로부터 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Applying a photoresist to the wafer substrate;
Exposing the photoresist to light;
Patterning the photoresist and transferring the pattern to the wafer substrate; And
Further comprising selectively removing the photoresist from the wafer substrate.
금속을 전기도금하기 위한 장치에 있어서,
(a) 도금액을 보유하도록 구성된 도금 셀;
(b) 상기 도금 셀에 연결되고, 상기 도금액이 상기 도금 셀 내로 흐르기 이전에 상기 도금액으로부터 산소를 제거하도록 구성된 탈기체 장치; 및
(c) 상기 도금 셀에 연결되고, 상기 도금액이 상기 도금 셀로부터 흘러 나온 이후에 상기 도금액의 산화 강도를 증가시키도록 구성된 산화 스테이션; 및
(d) 공정을 수행하기 위한 프로그램 명령 (instruction) 을 포함하는 제어기를 포함하며,
상기 공정은,
(1) 상기 탈기체 장치를 사용하여 상기 도금액의 산소 농도를 감소시키는 단계로서, 상기 도금액은 100 ppm (parts per million) 이하의 촉진제를 포함하는, 상기 도금액의 산소 농도를 감소시키는 단계;
(2) 상기 도금 셀 내에서, 웨이퍼 기판을 상기 도금액과 접촉시키는 단계로서, 상기 도금 셀 내의 상기 도금액의 상기 산소 농도는 1 ppm 이하인, 상기 웨이퍼 기판을 상기 도금액과 접촉시키는 단계;
(3) 상기 도금 셀 내에서 상기 도금액을 사용하여 금속을 상기 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하는 단계로서, 상기 전기도금하는 단계는 상기 도금 셀 내에서 상기 촉진제의 덜 산화된 촉진제 종으로의 순 전환을 야기하는, 상기 전기도금하는 단계; 및
(4) 상기 산화 스테이션을 사용하여 상기 도금 셀 외부의 상기 도금액의 산화 강도를 증가시키는 단계로서, 증가된 산화 강도는 상기 도금 셀 외부에서 상기 덜 산화된 촉진제 종에서 다시 상기 촉진제로의 순 재전환을 야기하는, 상기 산화 강도를 증가시키는 단계를 포함하는, 금속을 전기도금하기 위한 장치.
An apparatus for electroplating a metal,
(a) a plating cell configured to hold a plating liquid;
(b) a degassing apparatus connected to the plating cell and configured to remove oxygen from the plating liquid before the plating liquid flows into the plating cell; And
(c) an oxidation station connected to the plating cell and configured to increase the oxidation strength of the plating solution after the plating solution flows out of the plating cell; And
(d) a controller including program instructions for performing the process,
The process comprises:
(1) reducing the oxygen concentration of the plating liquid by using the degassing apparatus, wherein the plating liquid includes an accelerator of not more than 100 parts per million (ppm); reducing the oxygen concentration of the plating liquid;
(2) contacting the wafer substrate with the plating liquid in the plating cell, wherein the oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell is not more than 1 ppm;
(3) electroplating a metal onto the wafer substrate using the plating solution in the plating cell, wherein the electroplating is performed in the plating cell to convert the promoter into a less oxidized promoter species Electroplating; And
(4) increasing the oxidation intensity of the plating liquid outside the plating cell using the oxidation station, wherein the increased oxidation intensity is greater than the conversion of the less oxidized promoter species to the promoter And increasing the intensity of the oxidation which results in an increase in the oxidation intensity.
제 18 항에 있어서,
상기 탈기체 장치는 상기 산화 스테이션에 연결되고, 상기 장치는 상기 도금액을 상기 장치를 통하여 순환시키도록 구성된 전해질 흐름 루프를 더 포함하는, 금속을 전기도금하기 위한 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the degassing apparatus is connected to the oxidation station and the apparatus further comprises an electrolyte flow loop configured to circulate the plating liquid through the apparatus.
제 18 항에 있어서,
상기 산화 스테이션은 상기 도금액의 기체 접촉 면적을 증가시키도록 구성되는, 금속을 전기도금하기 위한 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the oxidation station is configured to increase the gas contact area of the plating liquid.
제 18 항에 기재된 장치와 스텝퍼(stepper)를 포함하는, 시스템. 20. A system comprising a device and a stepper as claimed in claim 18. 공정을 수행하기 위한 시스템 제어기를 포함하는 장치의 제어를 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 기계-판독가능 매체에 있어서,
상기 명령은
(a) 도금액의 산소 농도를 감소시키기 위한 코드로서, 상기 도금액은 100 ppm 이하의 촉진제를 포함하는, 상기 코드;
(b) 도금 셀 내에서, 웨이퍼 기판을 상기 도금액과 접촉시키기 위한 코드로서, 상기 도금 셀 내의 상기 도금액의 상기 산소 농도는 1 ppm 이하인, 상기 코드;
(c) 상기 도금 셀 내에서 상기 도금액을 사용하여 금속을 상기 웨이퍼 기판 상부에 전기도금하기 위한 코드로서, 상기 전기도금하기 위한 코드는 상기 도금 셀 내에서 상기 촉진제의 덜 산화된 촉진제 종으로의 순 전환을 야기하는, 상기 코드; 및
(d) 상기 도금 셀 외부의 상기 도금액의 산화 강도를 증가시키기 위한 코드로서, 증가된 산화 강도는 상기 도금 셀 외부에서 상기 덜 산화된 촉진제 종에서 다시 상기 촉진제로의 순 재전환을 야기하는, 상기 코드를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 기계-판독가능 매체.
A non-transitory computer-readable medium comprising program instructions for controlling an apparatus comprising a system controller for performing a process,
The command
(a) a code for reducing an oxygen concentration of a plating solution, the plating solution comprising not more than 100 ppm of an accelerator;
(b) a code for bringing the wafer substrate into contact with the plating liquid in the plating cell, wherein the oxygen concentration of the plating liquid in the plating cell is 1 ppm or less;
(c) a code for electroplating a metal onto the wafer substrate using the plating solution in the plating cell, wherein the code for electroplating is selected from the group consisting of (i) the order of the promoter to the less oxidized promoter species in the plating cell, Said code causing a conversion; And
(d) a code for increasing the oxidation strength of the plating liquid outside the plating cell, wherein the increased oxidation intensity causes a net changeover from the less oxidized promoter species to the promoter again outside the plating cell, Lt; RTI ID = 0.0 > computer-readable < / RTI > medium.
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